Gadolinium, element 64 i den periodiska tabellen.
Lantanid i det periodiska tabellen är en stor familj, och deras kemiska egenskaper liknar varandra, så det är svårt att separera dem. 1789 erhöll den finska kemisten John Gadolin en metalloxid och upptäckte den första sällsynta jorden oxid -Yttrium (iii) oxidGenom analys, öppnar upptäckten av sällsynta jordartselement. 1880 upptäckte den svenska forskaren Demeriak två nya element, varav ett senare bekräftades varasamarium, och den andra identifierades officiellt som ett nytt element, gadolinium, efter att ha renats av den franska kemisten Debuwa Bodeland.
Gadoliniumelement härstammar från kiselberyllium gadoliniummalm, som är billig, mjuk i struktur, bra i duktilitet, magnet vid rumstemperatur och är ett relativt aktivt sällsynt jordelement. Den är relativt stabil i torr luft, men förlorar sin lyster i fuktighet och bildar lös och lätt fristående flingor som vita oxider. När den bränns i luften kan det generera vita oxider. Gadolinium reagerar långsamt med vatten och kan lösa upp i syra för att bilda färglösa salter. Dess kemiska egenskaper liknar mycket andra lantanid, men dess optiska och magnetiska egenskaper är något olika. Gadolinium är paramagnetism vid rumstemperatur och ferromagnetisk efter kylning. Dess egenskaper kan användas för att förbättra permanenta magneter.
Med hjälp av paramagnetismen för gadolinium har det producerade gadoliniummedlet blivit ett bra kontrastmedel för NMR. Självforskningen av kärnmagnetisk resonansavbildningsteknik har initierats, och det har varit 6 nobelpriser relaterade till den. Kärnmagnetisk resonans orsakas huvudsakligen av spinnrörelsen av atomkärnor, och snurrrörelsen hos olika atomkärnor varierar. Baserat på de elektromagnetiska vågorna som släpps ut genom olika dämpning i olika strukturella miljöer kan positionen och typen av atomkärnor som utgör detta objekt bestämmas och den interna strukturella bilden av objektet kan dras. Under verkan av ett magnetfält kommer signalen från kärnmagnetisk resonansavbildningsteknologi från snurr av vissa atomkärnor, såsom vätekärnor i vatten. Dessa spinn kapabla kärnor värms emellertid upp i RF -fältet för magnetisk resonans, liknande en mikrovågsugn, som vanligtvis försvagar signalen om magnetisk resonansavbildningsteknik. Gadoliniumjon har inte bara ett mycket starkt snurrmagnetiskt ögonblick, vilket hjälper till att snurra atomkärnan, förbättrar erkännande sannolikheten för sjuk vävnad, utan också på ett mirakulöst sätt håller svalt. Gadolinium har emellertid viss toxicitet, och inom medicin används kelaterande ligander för att kapsla gadoliniumjoner för att förhindra dem från att komma in i mänskliga vävnader.
Gadolinium har en stark magnetokalorisk effekt vid rumstemperatur, och dess temperatur varierar med magnetfältets intensitet, vilket ger en intressant applicering - magnetisk kylning. Under kylprocessen, på grund av orienteringen av den magnetiska dipolen, kommer det magnetiska materialet att värmas upp under ett visst yttre magnetfält. När magnetfältet avlägsnas och isoleras minskar materialtemperaturen. Denna typ av magnetisk kylning kan minska användningen av köldmedier som Freon och svalna snabbt. För närvarande försöker världen utveckla tillämpningen av gadolinium och dess legeringar på detta område och producera en liten och effektiv magnetkylare. Under användning av gadolinium kan ultra-låga temperaturer uppnås, så gadolinium är också känt som den "kallaste metallen i världen".
Gadoliniumisotoper GD-155 och GD-157 har det största termiska neutronabsorption tvärsnittet bland alla naturliga isotoper och kan använda en liten mängd gadolinium för att kontrollera den normala driften av kärnreaktorer. Således föddes gadoliniumbaserade ljusvattenreaktorer och gadoliniumkontrollstång, vilket kan förbättra säkerheten för kärnreaktorer samtidigt som kostnaderna minskar.
Gadolinium har också utmärkta optiska egenskaper och kan användas för att göra optiska isolatorer, liknande dioder i kretsar, även känd som ljusemitterande dioder. Denna typ av ljusemitterande diod tillåter inte bara ljus att passera i en riktning, utan blockerar också reflektionen av ekon i den optiska fibern, vilket säkerställer renheten för optisk signalöverföring och förbättrar överföringseffektiviteten hos ljusvågor. Gadolinium gallium granat är ett av de bästa substratmaterialen för att göra optiska isolatorer.
Posttid: JUL-06-2023